بخشی از مقاله
خلاصه
با توجه به هدف آیین نامه ASCE و نشریه360، که تأمین ایمنی جانی در سطح خطر 1 می باشد و نیز پیشرفتی که در روش طراحی بر اساس عملکرد و تدوین آیین نامه های جدید طراحی صورت گرفته ، در این پایان نامه به بررسی و ارزیابی روش های تحلیل بر اساس سطوح عملکرد در ساختمان ها طبق استاندارد ASCE و نشریه360 پرداخته شده است ، در این تحقیق یک ساختمان مسکونی منظم ، با سیستم قاب فولادی مهاربندی شده هم مرکز ویژه مورد ارزیابی قرار گرفته است .
این سازه با استفاده از روش های استاتیکی خطی و دینامیکی خطی و استاتیکی غیر خطی ودینامیکی غیرخطی مورد بررسی قرار می گیرد . مقایسه نتایج 4روش تحلیل حائز اهمیت می باشد که در این پایان نامه به آن پرداخته شده است .
روش تحلیل خطی زمان کمتری برای محاسبه نسبت به روش غیر خطی نیاز دارد . اما در بررسی بادبندها روش های غیرخطی مقادیر قابل قبول تری دارند که مقادیر خرابی - نسبت تقاضا به ظرفیت - و دریفت و تغییر مکان ماکزیمم بام در روش های استاتیکی غیرخطی طیف ظرفیت نسبت به استاتیکی غیرخطی تغییرمکان به روش دینامیکی غیرخطی نزدیکتر می باشد و مقادیر قابل قبول تری دارند .
1. مقدمه
کاستیهای موجود در روش استاتیکی خطی و مطرح شدن بحث مهندسی بر پایه عملکرد - طراحی سازهها بر اساس سطوح عملکردی مورد نیاز در برابر سطوح متفاوت شدت زلزله - باعث شده است که در سالهای اخیر تلاشهای زیادی در خصوص روشهای طراحی و ارزیابی ساختمانها بر پایه جابجایی - تغییر شکل - و استفاده مستقیم از تحلیلهای غیر خطی جهت ارزیابی واقعیتر رفتار سازهها در برابر سطوح مختلف زلزله صورت گیرد .
حاصل این تلاشها تحلیل استاتیکی غیر خطی موسوم به تحلیل پوش اور میباشد که امروزه به عنوان یک ابزار کاربردی مناسب، توسعه فراوانی در مهندسی زلزله بر مبنای عملکرد پیدا کرده و میتواند اطلاعات مفیدی از رفتار غیر خطی سازهها، محل تشکیل مفاصل پلاستیک و نحوه بازپخش نیروها و ...ارائه نماید که با روشهای تحلیل استاتیکی خطی قابل دستیابی نیستند.
در حالت کلی در روشهای تحلیل پوش اور سنتی مشخصات مصالح و مواد غیر الاستیک بطور مستقیم در مدل سازه ای وارد میشود .سپس این مدل سازه ای تحت اثر یک الگوی بار جانبی به صورت افزایشی تا رسیدن به یک تغییر مکان هدف هل داده شده و مقادیر تغییر شکلهای داخلی و نیروها تعیین میشوند .ترتیب وقوع شکستگیها، مفاصل پلاستیک و خرابیهای اعضای سازهای در طول فرایند به راحتی قابل نمایش میباشند .این فرایند تا زمانیکه جابجایی سازه از جابجایی هدف تجاوز نماید و یا اینکه سازه فرو بریزد ادامه مییابد .در این روشها سعی بر آن است که جابجایی هدف برابر با ماکزیمم جابجایی محتمل تحت اثر زمین لرزه مورد انتظار باشد .در واقع در روش تحلیل پوش اور جهت ارزیابی عملکرد سازه، طیف ظرفیت سازه با طیف تقاضای لرزه ای مقایسه میشود .
.1,2 تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی غیر خطی
بدون شک تنها روش دقیق جهت تعیین تقاضاهای لرزه ای سازهها در برابر یک زلزله مشخص، تحلیل دینامیکی غیر خطی میباشد .در واقع هر نوع تحلیل استاتیکی بطور ذاتی به علت عدم لحاظ کردن اثرات وابسته به زمان، در مقایسه با تحلیل دینامیکی از کمبودهایی رنج میبرد .روش تحلیل دینامیکی غیر خطی یکی از روشهای مجاز تحلیل پیشنهاد شده در دستورالعملهای حال حاضر ارزیابی ساختمانها میباشد .در مقررات FEMA 356 برای تخمین تقاضای لرزه ای با استفاده از روشهای تحلیل دینامیکی غیر خطی دو روش پیشنهاد شده است
· ماکزیمم تقاضا تحت اثر سه رکورد زلزله
· میانگین مقادیر تقاضا تحت اثر هفت رکورد زلزله
این تخمینها با توجه به رکوردهای زلزله انتخابی میتوانند دامنه تغییرات زیادی داشته باشند .این تغییرات نشان میدهند که مهندسان مختلف برای ارزیابی یک ساختمان موجود که از یک معیار یکسان تبعیت میکند به نتایج متناقضی در خصوص ایمنی لرزه ای، نیاز یا عدم نیاز به بهسازی لرزه ای آن ساختمان دست مییابند .
علاوه بر این تقاضای لرزه ای محاسبه شده توسط تحلیل دینامیکی غیر خطی ممکن است عمیقا تحت تاثیر فرضیات بکار رفته در مدلسازی غیر الاستیک ساختمان و نرم افزار مورد استفاده باشد .بدین ترتیب مهندسانی که از برنامههای کامپیوتری مختلف با فرضیات مدل - سازی متفاوت استفاده میکنند ممکن است به نتایج متناقضی در خصوص عملکرد لرزه ای یک ساختمان مشخص برسند. بنابراین با توجه به مشکلات اشاره شده در فوق لازم است که در انتخاب رکوردهای زلزله و فرضیات مدلسازی دقت بیشتری اعمال شود.
.2,2 روش استاتیکی غیرخطی
· روش ضرایب تغییر مکان - روش دستورالعمل بهسازی ایران و - FEMA[1]
در تحلیل استاتیکی غیرخطی - پوش آور - ، بار جانبی ناشی از زلزله ، استاتیکی و به تدریج به صورت فزاینده به سازه اعمال می شود تاآنجا که تغییرمکان در نقطه ی کنترل - مرکز جرم بام - ، به مقدار مشخصی - تغییرمکان هدف - برسد.
· روش طیف ظرفیت - ATC -
تغییرمکان هدف در این روش از برخورد منحنی طیف ظرفیت و طیف تقاضا حاصل می شود.
در روش طیف ظرفیت محل برخورد طیف نیاز واحد - طیف زلزله وارد به سازه - با منحنی ظرفیت سازه به عنوان نقطه عملکرد سازه در نظر گرفته می شود. همچنین زمان تناوب موثر Teff و نسبت میرایی موثرeff نظیر نقطه برخورد این دو طیف می باشد.
در این روش پس از انجام تحلیل استاتیکی غیرخطی - Pushover - ، برای تعیین پاسخ ماکزیمم در طی یک زلزله ظرفیت سازه را با تقاضای زمین لرزه مقایسه می کنند. در روش طیف ظرفیت فرض می شود پاسخ ماکزیمم یک سیستم غیرخطی یک درجه آزاد برابر است با پاسخ ماکزیمم مودال یکسیستم الاستیک یک درجه آزاد معادل با یک پریود موثر در گام اول باید منحنی ظرفیت سازه - برش پایه - تغییرمکان - را به طیف ظرفیت - شتاب طیفی - جابجایی طیفی - در فرمت ADRS تبدیل کرد
